Pierre Shale - Die Weißen Steine

Lesedauer 10 Minuten

Der Pierre Shale ist eines der größten „Archive“ des kreidezeitlichen Binnenmeeres Nordamerikas. Seine überwiegend dunklen Tonsteine erstrecken sich über weite Teile der Great Plains und bewahren Ammoniten, Muscheln, Fische, riesige Meeresschildkröten, Mosasaurier und Plesiosaurier. Die regional sehr unterschiedlich gegliederte Schichtenfolge entstand während des Campaniums und Maastrichtiums. Sie erzählt vom Leben im offenen Meer, von vulkanischem Ascheregen und vom allmählichen Rückzug des Western Interior Seaway. Aufschlüsse befinden sich entlang der Great Plains und angrenzenden Gebieten in Kanada (Manitoba) und den USA (Montana, Wyoming, North Dakota, South Dakota, Nebraska, Kansas, Colorado und New Mexico).

Fieldung B. Meek & Ferdinand V. Hayden

Fielding B. Meek und Ferdinand V. Hayden führten die Einheit als Fort Pierre group 1862 ein. Der Name verweist auf Fort Pierre am Missouri im heutigen South Dakota. Seine angeschnittenen Ufer boten Einblicke in eine Gesteinsfolge, die sich weit über die damals kartierten Gebiete hinaus verfolgen ließ. Unter den Prärien des damaligen Wilden Westens lagen die Reste eines verschwundenen Meeres. Um seine Geschichte zu ordnen, unterschieden Meek und Hayden zunächst nummerierte Einheiten. Aus ihrer „Formation No. 4“ wurde die nach Fort Pierre benannte Schichtenfolge. Das in ihren Veröffentlichungen erwähnte Nebraska Territory umfasste dabei auch Gebiete der heutigen Dakotas, Montanas und Wyomings, es darf also nicht mit dem heutigen Bundesstaat Nebraska gleichgesetzt werden.¹

Die weitere Forschung machte aus diesem ersten Gerüst eine immer feinere Gliederung. Besonders wichtig wurden ausführlich untersuchte Profile wie Red Bird in Wyoming. Hier verbanden James R. Gill und William A. Cobban die Abfolge der Gesteine mit den darin enthaltenen Fossilien. Solche Referenzprofile ermöglichen es, räumlich weit getrennte Aufschlüsse miteinander zu vergleichen. Der Pierre Shale wurde damit nicht nur als Fossillagerstätte bekannt, sondern auch als Werkzeug, um die Entwicklung des Binnenmeeres zeitlich zu ordnen.²

Die Badlands im Buffalo Gap National Grassland mit Aufschlüssen des Pierre Shale.

Geologie

Die Einheit hat jedoch keine überall identische Untergliederung. James E. Martin, Janet L. Bertog und David C. Parris behandelten den unteren Teil in zentralem South Dakota 2007 im Rang einer Pierre Shale Group und erhoben zuvor als Member geführte Einheiten zu Formationen. Diese regionale Gliederung erklärt, weshalb dieselben Namen in verschiedenen Arbeiten mit unterschiedlichem Rang erscheinen. Für den überregionalen Überblick bleibt hier die verbreitete Bezeichnung Pierre Shale erhalten.³ Der Name „Shale“ bezeichnet hier überwiegend feinkörnige, oft dünnplattig zerfallende Sedimentgesteine. Es handelt sich also nicht um einen durch starke Metamorphose entstandenen Schiefer. Dunkelgraue bis schwarze Tonsteine, siltige Tonsteine und örtlich kalkhaltige Mergel bilden einen großen Teil der Folge. Ihr Ausgangsmaterial setzte sich auf dem Boden des Western Interior Seaway ab. Tonminerale und Quarz sind wichtige Bestandteile; der Kalkgehalt und die Menge organischer Substanz schwanken. Küstennähere Ablagerungen enthalten mehr Schluff und Sand, während weiter vom Land entfernt überwiegend feiner Schlamm sedimentierte.⁴ Die Verbreitung umfasst weite Gebiete östlich der Rocky Mountains, darunter Teile der Dakotas, Nebraskas, Kansas, Colorados, Wyomings und Montanas; auch im südlichen Manitoba wird die Bezeichnung verwendet. Nach Süden reicht sie bis in das Raton-Becken im Nordosten New Mexicos. Nicht jeder zeitgleich entstandene Meereston trägt jedoch denselben Namen. Seitlich gehen die Ablagerungen in anders benannte marine, küstennahe und kontinentale Einheiten über. Der Pierre Shale ist also weder eine überall gleich dicke Decke noch die Bezeichnung für sämtliche späten Kreidesedimente des Binnenmeeres.⁵⁶

Seine Mächtigkeit hängt stark vom Gebiet ab. Im westlichen Kansas ist die ursprüngliche Folge durch spätere Erosion gekürzt; ein geologischer Überblick nennt dort erhaltene Mächtigkeiten bis ungefähr 427 Meter. In zentralem Colorado sind gleichzeitige Sedimentpakete wesentlich mächtiger. Unterschiede zwischen Aufschlüssen spiegeln deshalb sowohl die Ablagerung als auch spätere Abtragung wider. Eine einzige Maximalzahl würde wenig darüber aussagen, was an einer bestimmten Fundstelle tatsächlich erhalten ist. In Kansas werden unter anderem das Sharon Springs, Weskan, Lake Creek und Salt Grass Member unterschieden. Die Tonsteine enthalten Kalk- und Eisensteinkonkretionen sowie dünne Bentonitlagen. Das Sharon Springs Member besitzt einen auffälligen organikreichen Abschnitt; im Lake Creek Member sind rostfarben verwitternde eisenreiche Lagen charakteristisch. Diese Merkmale helfen bei der Geländeansprache, reichen allein aber nicht aus, um ähnlich aussehende Schichten über große Entfernungen sicher gleichzusetzen.⁷ Für das Missouri-Tal in zentralem South Dakota ist eine andere klassische Abfolge gebräuchlich: Sharon Springs, Gregory, Crow Creek, DeGrey, Verendrye, Virgin Creek, Mobridge und Elk Butte. Um die Black Hills und in Wyoming kommen wiederum andere Namen hinzu, darunter Gammon, Mitten und Red Bird. Es handelt sich um regionale Gliederungen, nicht um Teile eines einzigen überall vollständig vorhandenen Standardprofils.⁸

Die Bentonitlagen erzählen von einer zweiten Landschaft, weit jenseits des Meeresbodens. Ihr Ausgangsmaterial war vulkanische Asche, die in das Ablagerungsbecken gelangte und später zu tonreichen Lagen umgewandelt wurde. Anhand ihrer mineralogischen und geochemischen Merkmale lassen sich einzelne Aschehorizonte über größere Entfernungen korrelieren. Sie ergänzen die Gliederung anhand der Fossilien. Wo datierbare Minerale erhalten sind, liefern solche Lagen auch Anhaltspunkte für das absolute Alter. Die scheinbar eintönigen Tonsteine enthalten so Zeitmarken vulkanischer Ereignisse.⁹ Ebenso charakteristisch sind die Konkretionen: verhärtete Körper, die sich innerhalb des noch jungen Sediments durch Mineralabscheidung entwickelten. Sie können Muscheln und Ammoniten vor der vollständigen Zerdrückung bewahren. An der Cedar Creek Anticline in Ostmontana unterscheiden sich spätcampanische Eisen-Mangan- und Sideritkonkretionen von den Kalkkonkretionen des frühen Maastrichtiums. Eine Untersuchung von Neil H. Landman et al. aus dem Jahr 2026 verbindet diesen Wechsel mit Veränderungen der Bodenwasserbelüftung und der frühen Sedimentumwandlung. Die fossilarmen älteren Abschnitte deuten dort auf sauerstoffärmere Verhältnisse; die jüngeren enthalten eine deutlich reichere Fauna.¹⁰

Der Pierre Shale entstand in einem Meer, dessen Küsten sich wiederholt verschoben. Sein oberer Übergang zu den gröberen Ablagerungen der Fox Hills Formation dokumentiert vielerorts die Annäherung von Küsten- und Flachwasserbereichen. Darüber folgen regional kontinentale Einheiten, etwa die Hell Creek Formation oder die Laramie Formation. Unter dem Pierre Shale liegt in großen Teilen seines Verbreitungsgebiets die Niobrara Formation. Dieses vereinfachte Bild muss lokal angepasst werden: Weder alle Kontakte noch die jüngsten erhaltenen Schichten sind im gesamten Becken gleich alt.¹¹¹² Ammoniten sind für die zeitliche Einordnung besonders wertvoll. Im Berwind Canyon in Colorado wurden in den oberen ungefähr 100 Metern acht aufeinanderfolgende Baculites-Zonen erkannt. Sie reichen vom oberen Campanium bis ins untere Maastrichtium. Die Folge umfasst unter anderem Baculites eliasi, B. baculus, B. grandis und B. clinolobatus. Damit lässt sich zeigen, welche Zeitausschnitte ein einzelner Aufschluss bewahrt.¹³ Die Grenze zwischen Campanium und Maastrichtium ist auch an der Cedar Creek Anticline in Montana überliefert. Das dort untersuchte, ungefähr 65 Meter mächtige Profil enthält die Baculites eliasi-, B. baculus– und B. grandis-Zonen. Datierte Bentonitproben mit Altern von 72,47 ± 0,11 und 71,96 ± 0,08 Millionen Jahren helfen, den Übergang einzugrenzen.¹⁴ Bei Raton und Cimarron in New Mexico belegt Baculites baculus, dass die obersten Pierre-Schichten ins frühe Maastrichtium reichen. Dort folgt der küstennahe Trinidad Sandstone. Der Nachweis verschob die zuvor angenommene zeitliche Einordnung des endgültigen Meeresrückzugs in dieser Region. Das Ende der Pierre-Ablagerung wanderte mit der Küste und lag örtlich deutlich vor der Kreide-Paläogen-Grenze. Daher darf die gesamte Einheit nicht pauschal bis zum Chicxulub-Einschlag vor 66 Millionen Jahren angesetzt werden.¹⁵

Heutige Lage des Pierre Shale:

Lage: Great Plains und angrenzende Gebiete in den USA (Montana, Wyoming, North Dakota, South Dakota, Nebraska, Kansas, Colorado & New Mexico) und Kanada (Manitoba)

Benannt: 1862 von Meek & Hayden; Bandjahr 1861

Koordinaten heute: 45.1° N, 100.9° W

Paläo-Koordinaten: ca. 54.4° N, 60.4° W

Alter: Campanium–Maastrichtium; regional unterschiedlich

Liegt unter: Fox Hills Formation; im Raton-Becken Trinidad Sandstone

Liegt über: Niobrara Formation

Paläo-Lage des Pierre Shale:

Fossilbericht

Der Pierre Shale bewahrt campanische und maastrichtische Meeresfaunen mit deutlichen regionalen Unterschieden.¹⁶ Ammoniten wie Baculites und Hoploscaphites ermöglichen eine feine zeitliche Gliederung; in Montana ergänzen Muscheln diese Einordnung.¹⁷¹⁸ Frühmaastrichtische Methanaustritte beherbergten besondere Gemeinschaften mit Nymphalucina occidentalis.¹⁹ Aus Kansas sind Inoceramiden, Pteria, Anomia und Röhrenwürmer bekannt; Konkretionen und Schalenauflösung beeinflussen ihre Erhaltung.²⁰ Die Fischfauna umfasst Protosphyraena und Pachyrhizodus.²¹ Bei Cooperstown liefert das DeGrey Member außerdem Enchodus, verschiedene Haie und den Mosasaurier Plioplatecarpus.²² Foraminiferen ergänzen die stratigraphische und paläoökologische Auswertung.²³

Besonders bekannt sind die großen Meeresreptilien. Tylosaurinen aus dem Missouri-Gebiet werden mit einem historischen Fundbericht von Lewis und Clark verbunden.²⁴ Muschelreste im Magen eines Globidens belegen seine Ernährung als Schalenknacker.²⁵ Der untercampanische Elasmosaurus platyurus besaß 72 Halswirbel; Cope setzte seinen Kopf zunächst irrtümlich ans falsche Skelettende.²⁶ Serpentisuchops pfisterae verbindet hingegen 32 Halswirbel mit einer langen, schmalen Schnauze.²⁷ Hinzu kommt die riesige Meeresschildkröte Archelon ischyros.²⁸ Tauchvögel sind durch Hesperornis und Brodavis varneri, ursprünglich als Baptornis varneri beschrieben, vertreten.²⁹³⁰ Auch Pteranodon ist aus campanischen Pierre-Schichten nachgewiesen.³¹

Die Artenvielfalt des Pierre Shale sowie seiner Nachbarformationen ist in einem eigenen Artikel gelistet. Alle spektakulären Lebewesen der Meereswelt, also von den Muscheln, Kopffüßern und Fischen, bis hin zu den mächtigen Meeresreptilien, die dort lebten, findest du hier!

Weitere Lagerstätten des Pierre Seaway:

Pierre Shale
Fox Hills Formation
Hell Creek Formation
Lance Formation
Ferris Formation

Alle anderen Lagerstätten, die in meinen Büchern eine Rolle spielen, erreichst du über meine interaktive Karte:

Quellenangaben:

1
Meek, F. B. & Hayden, F. V. (1862). Descriptions of new Lower Silurian, (Primordial), Jurassic, Cretaceous, and Tertiary fossils, collected in Nebraska, by the exploring expedition under the command of Capt. Wm. F. Raynolds, U.S. Topographical Engineer; with some remarks on the rocks from which they were obtained. Proceedings of the Academy of Natural Sciences of Philadelphia, 13 [1861], 415–447. ↩︎
2
Gill, J. R., Cobban, W. A. & Kier, P. M. (1966). The Red Bird section of the Upper Cretaceous Pierre Shale in Wyoming. U.S. Geological Survey Professional Paper, 393-A, 1–73. doi:10.3133/pp393A ↩︎
3
Martin, J. E., Bertog, J. L. & Parris, D. C. (2007). Revised lithostratigraphy of the lower Pierre Shale Group (Campanian) of central South Dakota, including newly designated members. Geological Society of America Special Paper, 427, 9–21. doi:10.1130/2007.2427(02) ↩︎
4
Schultz, L. G. et al. (1980). Composition and properties of the Pierre Shale and equivalent rocks, northern Great Plains region. U.S. Geological Survey Professional Paper, 1064-B. doi:10.3133/pp1064B ↩︎
5
U.S. Geological Survey (o. J.). Pierre: Geologic unit information and publication history. National Geologic Map Database, Geolex. Online-Lexikon. ↩︎
6
Sealey, P. L. & Lucas, S. G. (2019). Baculites baculus Meek and Hayden, 1861 (earliest Maastrichtian) from the uppermost Pierre Shale in the Raton basin of northeastern New Mexico and its significance. New Mexico Geological Society Guidebook, 70, 73–80. doi:10.56577/FFC-70.73 ↩︎
7
Hattin, D. E. & Siemers, C. T. (1978). Upper Cretaceous stratigraphy and depositional environments of western Kansas. Kansas Geological Survey Guidebook, 3. Online-Ausgabe mit späteren Ergänzungen. ↩︎
8
U.S. Geological Survey (o. J.). Pierre: Geologic unit information and publication history. National Geologic Map Database, Geolex. Online-Lexikon. ↩︎
9
Bertog, J., Huff, W. & Martin, J. E. (2007). Geochemical and mineralogical recognition of the bentonites in the lower Pierre Shale Group and their use in regional stratigraphic correlation. Geological Society of America Special Paper, 427, 23–50. doi:10.1130/2007.2427(03) ↩︎
10
Landman, N. H. et al. (2026). The Campanian-Maastrichtian boundary in the Pierre Shale, Cedar Creek Anticline, Montana: Environment of deposition based on geochemical, sedimentological, and paleontological evidence. American Museum Novitates, 4052, 1–53. doi:10.1206/4052.1 ↩︎
11
U.S. Geological Survey (o. J.). Pierre: Geologic unit information and publication history. National Geologic Map Database, Geolex. Online-Lexikon. ↩︎
12
U.S. Geological Survey (2010). Biostratigraphic data from Upper Cretaceous formations—eastern Wyoming, central Colorado, and northeastern New Mexico. Scientific Investigations Map, 3175. Publikation und Karten. ↩︎
13
Sealey, P. L., Berry, K. & Lucas, S. G. (2019). The Campanian-Maastrichtian baculite zonal sequence in the Pierre Shale, Berwind Canyon, Las Animas County, Colorado. New Mexico Geological Society Guidebook, 70, 81–88. doi:10.56577/FFC-70.81 ↩︎
14
Landman, N. H. et al. (2026). The Campanian-Maastrichtian boundary in the Pierre Shale, Cedar Creek Anticline, Montana: Environment of deposition based on geochemical, sedimentological, and paleontological evidence. American Museum Novitates, 4052, 1–53. doi:10.1206/4052.1 ↩︎
15
Sealey, P. L. & Lucas, S. G. (2019). Baculites baculus Meek and Hayden, 1861 (earliest Maastrichtian) from the uppermost Pierre Shale in the Raton basin of northeastern New Mexico and its significance. New Mexico Geological Society Guidebook, 70, 73–80. doi:10.56577/FFC-70.73 ↩︎
16
Nicholls, E. L. & Russell, A. P. (1990). Paleobiogeography of the Cretaceous Western Interior Seaway of North America: The vertebrate evidence. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 79, 149–169. doi:10.1016/0031-0182(90)90110-S ↩︎
17
Landman, N. H. et al. (2010). Scaphites of the “nodosus group” from the Upper Cretaceous (Campanian) of the Western Interior of North America. Bulletin of the American Museum of Natural History, 342, 1–242. doi:10.1206/659.1 ↩︎
18
Landman, N. H. et al. (2026). The Campanian-Maastrichtian boundary in the Pierre Shale, Cedar Creek Anticline, Montana: Environment of deposition based on geochemical, sedimentological, and paleontological evidence. American Museum Novitates, 4052, 1–53. doi:10.1206/4052.1 ↩︎
19
Ryan, D. R., Witts, J. D. & Landman, N. H. (2021). Palaeoecological analysis of a methane seep deposit from the Upper Cretaceous (Maastrichtian) of the U.S. Western Interior. Lethaia, 54(2), 185–203. doi:10.1111/let.12396 ↩︎
20
Hattin, D. E. & Siemers, C. T. (1978). Upper Cretaceous stratigraphy and depositional environments of western Kansas. Kansas Geological Survey Guidebook, 3. Online-Ausgabe mit späteren Ergänzungen. ↩︎
21
Parris, D. C., Grandstaff, B. S. & Gallagher, W. B. (2007). Fossil fish from the Pierre Shale Group (Late Cretaceous): Clarifying the biostratigraphic record. Geological Society of America Special Paper, 427, 99–109. doi:10.1130/2007.2427(07) ↩︎
22
Hoganson, J. W. et al. (1996). Mosasaurs, sharks, and other marine creatures from the Cooperstown Pierre Shale site. North Dakota Geological Survey. Online-Fassung. ↩︎
23
Mello, J. F. (1969). Foraminifera and stratigraphy of the upper part of the Pierre Shale and lower part of the Fox Hills Sandstone (Cretaceous), north-central South Dakota. U.S. Geological Survey Professional Paper, 611, 1–121. doi:10.3133/pp611 ↩︎
24
Meredith, R. W., Martin, J. E. & Wegleitner, P. N. (2007). The largest mosasaur (Squamata: Mosasauridae) from the Missouri River area (Late Cretaceous; Pierre Shale Group) of South Dakota and its relationship to Lewis and Clark. Geological Society of America Special Paper, 427, 209–214. doi:10.1130/2007.2427(15) ↩︎
25
Martin, J. E. & Fox, J. E. (2007). Stomach contents of Globidens, a shell-crushing mosasaur (Squamata), from the Late Cretaceous Pierre Shale Group, Big Bend area of the Missouri River, central South Dakota. Geological Society of America Special Paper, 427, 167–176. doi:10.1130/2007.2427(12) ↩︎
26
Sachs, S., Kear, B. P. & Everhart, M. J. (2013). Revised vertebral count in the “longest-necked vertebrate” Elasmosaurus platyurus Cope 1868, and clarification of the cervical-dorsal transition in Plesiosauria. PLOS ONE, 8(8), e70877. doi:10.1371/journal.pone.0070877 ↩︎
27
Persons, W. S., Street, H. P. & Kelley, A. (2022). A long-snouted and long-necked polycotylid plesiosaur from the Late Cretaceous of North America. iScience, 25(10), 105033. doi:10.1016/j.isci.2022.105033 ↩︎
28
Yale Peabody Museum (o. J.). Vertebrate Paleontology: Collection highlights. Sammlungsübersicht mit Archelon ischyros aus dem Pierre Shale. ↩︎
29
Martin, J. E. & Cordes-Person, A. (2007). A new species of the diving bird, Baptornis (Ornithurae: Hesperornithiformes), from the lower Pierre Shale Group (Upper Cretaceous) of southwestern South Dakota. Geological Society of America Special Paper, 427, 227–237. doi:10.1130/2007.2427(17) ↩︎
30
Martin, L. D., Kurochkin, E. N. & Tokaryk, T. T. (2012). A new evolutionary lineage of diving birds from the Late Cretaceous of North America and Asia. Palaeoworld, 21(1), 59–63. doi:10.1016/j.palwor.2012.02.005 ↩︎
31
Hargrave, J. E. (2007). Pteranodon (Reptilia: Pterosauria): Stratigraphic distribution and taphonomy in the lower Pierre Shale Group (Campanian), western South Dakota and eastern Wyoming. Geological Society of America Special Paper, 427, 215–225. doi:10.1130/2007.2427(16) ↩︎

Hat dir dieser Beitrag gefallen?

Für noch mehr Lesestoff schau gerne in die Kategorie Meine Bücher. Alle meine Werke findest du auch in der Sidebar rechts. Dort gibt es auch einen Direktlink zu Amazon, wo du sie gleich bestellen kannst. ➡️

**Wie kannst du Die Weißen Steine sonst noch unterstützen?**

Klar, in erster Linie natürlich, wenn du dir eines meiner Bücher kaufst. Aber du kannst mir auch auf anderen Wegen eine große Freude machen:

Teile diesen Beitrag auf deinen Social-Media-Kanälen!
Schreibe mir eine nette Rezension auf Amazon!
Kaufe hier auf der Website über Affiliate-Links ein!

Ich kriege übrigens auch eine kleine Unterstützung, wenn du etwas völlig anderes kaufst. Es muss nicht unbedingt der hier beworbene Artikel sein! Jeder kleine Centbetrag hilft, diese Seite am Laufen zu erhalten.

Zusammen mit meiner lieben Frau Sahar habe ich auch noch eine Menge mehr zu bieten! Sahar ist nämlich eine großartige Künstlerin und fertigt Gemälde, Lesezeichen, Stofftaschen und viele andere coole Artikel an. Auch mit tollen Urzeit-Motiven! Klick dich einfach mal durch die Beiträge in der Kategorie Produkte & Services. Bestimmt findest du da etwas nach deinem Geschmack. Oder auch ein schönes Geschenk für deine Lieben.

Einen Grund, anderen eine Freude zu bereiten, findet man schließlich immer!